RU2695108C1 - High-voltage electrostatic generator - Google Patents
High-voltage electrostatic generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2695108C1 RU2695108C1 RU2018126252A RU2018126252A RU2695108C1 RU 2695108 C1 RU2695108 C1 RU 2695108C1 RU 2018126252 A RU2018126252 A RU 2018126252A RU 2018126252 A RU2018126252 A RU 2018126252A RU 2695108 C1 RU2695108 C1 RU 2695108C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- inductor
- transport elements
- voltage
- electrical
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 3
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 claims 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
- H02N1/06—Influence generators
- H02N1/08—Influence generators with conductive charge carrier, i.e. capacitor machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения высоких постоянных электрических напряжений и может быть использовано в экспериментальных исследованиях, при испытаниях образцов техники на устойчивость к воздействию электромагнитного импульса, преимущественно в ускорительной технике.The invention relates to the field of obtaining high constant electric voltages and can be used in experimental studies, when testing equipment samples for resistance to the effects of an electromagnetic pulse, mainly in accelerator technology.
Известно устройство для сообщения положительного электрического потенциала металлическому электроду [1]. Устройство представляет собой навеску радиоактивного препарата, располагаемую на электроде и испускающую в результате ядерного распада β-частицы (электроны). В результате постоянного ухода испускаемых электронов с электрода, он приобретает противоположный электронам, то есть положительный заряд, а значит и потенциал относительно окружающих предметов. Недостатками устройства являются необходимость использования радиоактивного препарата и ограничение в величине достигаемого потенциала, определяемое энергией испускаемых электронов.A device for communicating a positive electric potential to a metal electrode is known [1]. The device is a sample of a radioactive drug located on the electrode and emitting β-particles (electrons) as a result of nuclear decay. As a result of the constant departure of the emitted electrons from the electrode, it acquires the opposite of electrons, that is, a positive charge, and hence the potential relative to the surrounding objects. The disadvantages of the device are the need to use a radioactive drug and the limit in the amount of potential achieved, determined by the energy of the emitted electrons.
Существует устройство для получения высокого постоянного электрического напряжения, содержащее повышающий трансформатор, состоящий как минимум из двух обмоток на общем магнитном сердечнике и полупроводниковый выпрямитель [2]. Недостатком устройства является сложность получения высоких (более 1 MB) напряжений, обусловленная необходимостью располагать в непосредственной близости друг от друга и от магнитного сердечника две обмотки, одна из которых находится в среднем под нулевым потенциалом, а вторая под высоким напряжением. Это предъявляет очень высокие требования к качеству изоляции высоковольтной обмотки и, как следствие, к неоправданно большим размерам трансформатора. Другим недостатком устройства является необходимость последовательного соединения большого количества полупроводниковых диодов в выпрямителе, что снижает надежность устройства.There is a device for obtaining a high DC electrical voltage containing a step-up transformer consisting of at least two windings on a common magnetic core and a semiconductor rectifier [2]. The disadvantage of this device is the difficulty of obtaining high (more than 1 MB) voltage, due to the need to have in close proximity to each other and from the magnetic core two windings, one of which is on average at zero potential, and the second under high voltage. This places very high demands on the insulation quality of the high-voltage winding and, as a result, on the unreasonably large size of the transformer. Another disadvantage of the device is the need for serial connection of a large number of semiconductor diodes in the rectifier, which reduces the reliability of the device.
Наиболее близким к заявляемому генератору техническим решением является высоковольтный электростатический генератор, содержащий установленный на диэлектрической стойке полый шарообразный электрод с отверстием в поверхности, электрически соединенный с электродом приемник электрического заряда, расположенный внутри электрода, набор изолированных друг от друга металлических транспортных элементов, индуктора для сообщения электрического заряда транспортным элементам, расположенного вне шарообразного электрода на расстоянии, обеспечивающем отсутствие электрического пробоя между электродом и индуктором, источника постоянного напряжения, подключенного одним полюсом к индуктору, а вторым полюсом к земле, и механический привод, обеспечивающий непрерывное перемещение металлических элементов от индуктора к приемнику электрического заряда [3].The technical solution closest to the claimed generator is a high-voltage electrostatic generator containing a hollow spherical electrode mounted on a dielectric rack with an opening in the surface electrically connected to the electrode receiver of an electric charge located inside the electrode, a set of insulated metal transport elements charge to transport elements located at a distance outside the spherical electrode, ensuring echivayuschem absence of electrical breakdown between the electrode and the inductor, a DC voltage source connected to one pole of the inductor and the second pole to ground, and a mechanical actuator which provides continuously moving metal elements from the inductor to the receiver of electric charge [3].
В известном устройстве транспортные металлические элементы соединены последовательно друг с другом с помощью полимерных изолирующих звеньев, образуя замкнутую цепь, натянутую на два шкива. Шкивы образуют механический привод. Один из шкивов является ведущим, приводится во вращение двигателем и расположен вблизи индуктора. Ведомый шкив располагается внутри шарообразного электрода вблизи приемника электрического заряда. Недостатком устройства является необходимость поддержания высокой степени устойчивости к образованию пыли на поверхностях изолирующих звеньев цепи [4]. Это нужно для обеспечения достаточной электрической прочности системы. Поскольку все элементы цепи находятся в движении и постоянно испытывают трение об элементы привода, обеспечение необходимого уровня чистоты изолирующих звеньев представляет определенную техническую проблему. Кроме того, чередование изолирующих звеньев с проводящими транспортными элементами в цепи, располагаемой между индуктором и высоковольтным электродом, сокращает эффективное изолирующее расстояние между этими объектами, что снижает электропрочность системы при заданных размерах.In the known device, the transport metal elements are connected in series with each other by means of polymer insulating links, forming a closed circuit stretched over two pulleys. Pulleys form a mechanical drive. One of the pulleys is leading, driven by the engine and located near the inductor. The driven pulley is located inside the spherical electrode near the receiver of the electric charge. The disadvantage of this device is the need to maintain a high degree of resistance to the formation of dust on the surfaces of insulating chain links [4]. This is necessary to ensure sufficient electrical strength of the system. Since all elements of the circuit are in motion and constantly experience friction against the elements of the drive, providing the required level of cleanliness of the insulating links presents a certain technical problem. In addition, the alternation of insulating units with conductive transport elements in the circuit, located between the inductor and the high-voltage electrode, reduces the effective insulating distance between these objects, which reduces the electrical strength of the system for a given size.
Предлагаемое техническое решение направлено на упрощение конструкции генератора и повышение его электропрочности при заданных размерах. Технический результат достигается тем, что привод выполнен в виде электрически соединенного с землей автоматического огнестрельного оружия, ствол которого направлен в отверстие шарообразного электрода, металлические транспортные элементы выполнены в виде пуль, выстреливаемых из огнестрельного оружия, а приемник электрического заряда выполнен в виде электропроводящего пулеулавливателя.The proposed solution is aimed at simplifying the design of the generator and increasing its electric strength for a given size. The technical result is achieved in that the drive is made in the form of an automatic firearm electrically connected to the ground, the barrel of which is directed into the hole of the spherical electrode, the metal transport elements are made in the form of bullets fired from the firearm, and the receiver of the electric charge is made in the form of an electrically conductive bullet trap.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение предлагаемого генератора. На изображении цифрами обозначены:FIG. 1 shows a schematic representation of the proposed generator. On the image numbers are indicated:
1 - полый шарообразный электрод;1 - hollow spherical electrode;
2 - отверстие в поверхности электрода;2 - a hole in the surface of the electrode;
3 - диэлектрическая стойка;3 - dielectric stand;
4 - источник постоянного напряжения;4 - constant voltage source;
5 - индуктор;5 - inductor;
6 - автоматическое огнестрельное оружие;6 - automatic firearms;
7 - выстреленная из оружия пуля;7 - a bullet fired from a weapon;
8 - электропроводящий пулеулавливатель;8 - electrically conductive bullet catcher;
9 - траектория движения пули.9 - the trajectory of the bullet.
Генератор функционирует следующим образом. Выстреливаемая из электрически соединенного с землей автоматического огнестрельного оружия 6 пуля 7 электрически заряжается внутри индуктора 5, подключенного к одному полюсу источника постоянного напряжения 4. Второй полюс источника 4 подключен к земле. Двигаясь по траектории 9 и попадая через отверстие 2 в электропроводящий пулеулавливатель 8, пуля тормозится в нем, что предотвращает повреждение электрода 1. Попав в пулеулавливатель, пуля передает ему свой электрический заряд. Поскольку пулеулавливатель 8 электрически соединен с электродом 1, то поступающий с каждой очередной выстреленной пулей электрический заряд суммируется с зарядом электрода и тем самым формирует высокое электрическое напряжение (потенциал) электрода 1 относительно земли. Потенциал сохраняется и накапливается, благодаря электрической изоляции электрода относительно земли с помощью диэлектрической стойки 3.The generator operates as follows. A
Индуктор может быть выполнен, например, в виде металлической трубки, электрически изолированной от ствола оружия и располагаемой непосредственно у среза ствола [6, 7]. При подаче на индуктор электрического потенциала относительно ствола оружия с помощью источника постоянного напряжения, выходящая из ствола пуля, не потерявшая контакта с заземленным стволом, будет заряжаться в электрическом поле индуктора и, оторвавшись от ствола, сохранять полученный заряд.The inductor can be made, for example, in the form of a metal tube, electrically isolated from the barrel of the weapon and located directly at the edge of the barrel [6, 7]. When an electric potential is applied to the inductor relative to the barrel of a weapon using a constant voltage source, a bullet emerging from the barrel that has not lost contact with a grounded barrel will be charged in the inductor's electric field and, detached from the barrel, will save the charge obtained.
При начальной энергии пули порядка W= 1000 Дж (автомат АК-74М) и величине формируемого на пуле заряда q порядка 10-6 Кл (технически реализуемо) электрод принципиально может быть заряжен до потенциалаWith an initial energy of a bullet of the order of W = 1000 J (AK-74M machine gun) and the charge q formed on the bullet of q of the order of 10 -6 C (technically feasible), the electrode can be charged to a potential
U=W/q=1000/10-6=109 В.U = W / q = 1000/10 -6 = 10 9 V.
Если радиус шарообразного электрода R выбрать равным 1 м, то величина емкости такого удаленного электрода составит [8]If the radius of the spherical electrode R is chosen to be 1 m, then the capacitance value of such a remote electrode will be [8]
С=4πεε0R=4*3,14*1*8,85*10-12=111*10-12Ф,C = 4πεε 0 R = 4 * 3.14 * 1 * 8.85 * 10 -12 = 111 * 10 -12 F,
где ε - относительная диэлектрическая проницаемость окружающей электрод среды (для воздуха 1); ε0 - диэлектрическая проницаемость вакуума, равная 8,85*10-12 Ф/м.where ε is the relative dielectric constant of the environment surrounding the electrode (for air 1); ε 0 is the dielectric constant of vacuum, equal to 8.85 * 10 -12 F / m.
При такой емкости для достижения потенциала электрода, например 100 MB=108 В, потребуется зарядWith such a capacity to achieve the potential of the electrode, for example, 100 MB = 10 8 V, charge is required
Q=U*C=108*111*10-12=111*10-4 Кл. Для достижения полученного заряда необходимо будет произвести околоQ = U * C = 10 8 * 111 * 10 -12 = 111 * 10 -4 Cl. To achieve the charge obtained, it will be necessary to produce about
N=Q/q=111*10-4/10-6=11100 выстрелов.N = Q / q = 111 * 10 -4 / 10 -6 = 11,100 shots.
Приведенный пример демонстрирует техническую возможность получения напряжения 100 MB с помощью заявляемого высоковольтного электростатического генератора.This example demonstrates the technical possibility of obtaining a voltage of 100 MB using the proposed high-voltage electrostatic generator.
В известном высоковольтном электростатическом генераторе (прототип) между высоковольтным электродом и индуктором расположены металлические транспортные элементы (pellets) в количестве до 50 штук вдоль одной половины замкнутой цепи. Наличие проводящих элементов в промежутке сокращает суммарное расстояние, занятое диэлектриком, что снижает общее электрическое пробивное напряжение.In the well-known high-voltage electrostatic generator (prototype) between the high-voltage electrode and the inductor are metal transport elements (pellets) in an amount of up to 50 pieces along one half of a closed circuit. The presence of conductive elements in the gap reduces the total distance occupied by the dielectric, which reduces the total electrical breakdown voltage.
В предлагаемом варианте генератора при темпе стрельбы 650 выстрел/мин (АК-74М) в каждый момент времени между высоковольтным электродом и индуктором, если расстояние между ними не превышает 90 м, находится только одна пуля. Это обеспечивает увеличение находящегося под напряжением изолирующего промежутка по крайней мере в 50 раз по сравнению с прототипом при тех же общих размерах устройства. Как следствие, пропорционально увеличивается электропрочность генератора.In the proposed variant of the generator with a firing rate of 650 shot / min (AK-74M) at any time between the high-voltage electrode and the inductor, if the distance between them does not exceed 90 m, there is only one bullet. This provides an increase in the insulating gap under voltage by at least 50 times compared to the prototype with the same overall dimensions of the device. As a result, the generator electric resistance increases proportionally.
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION
1. Тимофеев П.В., Симченко Ю.А. Эмиссия β-электронов в вакууме и ее применение. Радиотехника и электроника, 1960, 5, № 8, с. 1197.1. Timofeev P.V., Simchenko Yu.A. Β-electron emission in vacuum and its application. Radio engineering and electronics, 1960, 5, No. 8, p. 1197.
2. Электротехника и электроника. / Б.И. Петленко, Ю.М. Иньков, А.В. Крашенинников и др.; Под ред. Б.И. Петленко. - М.: Издательский центр "Академия", 2003. - 320 с.2. Electrical and Electronics. / B.I. Petlenko, Yu.M. Inkov, A.V. Krasheninnikov et al .; Ed. B.I. Petlenko. - M .: Publishing Center "Academy", 2003. - 320 p.
3. High-voltage electrostatic generator. Patent US 3612919 A.3. High-voltage electrostatic generator. Patent US 3612919 A.
4. Electrically-conducting materials. Patent US 3891868 A.4. Electrically-conducting materials. Patent US 3891868 A.
5. ГОСТ P 52212—2004. Тиры стрелковые закрытые. Защита броневая и техническая укрепленность.5. GOST P 52212—2004. Shooting shooting galleries. Protection armor and technical strength.
6. Ашихмин А.С, Познухов А.В. Измерение скорости пули методом наведенного тока. Вестник РГРТА, Рязань. 2003, вып 12, С 52-56.6. Ashikhmin A.S., Poznukhov A.V. Measurement of the speed of a bullet by the induced current method. Herald RGRTA, Ryazan. 2003, issue 12, pp 52-56.
7. Патент РФ №2184978.7. Patent of the Russian Federation No. 2184978.
8. Яворский Б.М., Селезнев Ю.А. Справочное руководство по физике. М: "Наука", 1975. - 624 с.8. Yavorsky B.M., Seleznev Yu.A. Handbook of Physics. M: "Science", 1975. - 624 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018126252A RU2695108C1 (en) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | High-voltage electrostatic generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018126252A RU2695108C1 (en) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | High-voltage electrostatic generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2695108C1 true RU2695108C1 (en) | 2019-07-19 |
Family
ID=67309529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018126252A RU2695108C1 (en) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | High-voltage electrostatic generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2695108C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU95097A2 (en) * | 1950-11-21 | 1952-11-30 | В.А. Лавровский | Electrostatic generator |
US3891868A (en) * | 1974-05-03 | 1975-06-24 | Science Res Council | Electrically-conducting materials |
RU2241300C2 (en) * | 2003-02-12 | 2004-11-27 | Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) | Electrostatic capacitor machine for wind stream energy conversion |
RU2016143172A (en) * | 2014-04-03 | 2018-05-10 | Ласло ОЛАХ | BATTERY CHARGER FOR PORTABLE ELECTRONIC DEVICES AND PORTABLE ELECTRONIC DEVICE USING IT |
-
2018
- 2018-07-16 RU RU2018126252A patent/RU2695108C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU95097A2 (en) * | 1950-11-21 | 1952-11-30 | В.А. Лавровский | Electrostatic generator |
US3891868A (en) * | 1974-05-03 | 1975-06-24 | Science Res Council | Electrically-conducting materials |
RU2241300C2 (en) * | 2003-02-12 | 2004-11-27 | Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) | Electrostatic capacitor machine for wind stream energy conversion |
RU2016143172A (en) * | 2014-04-03 | 2018-05-10 | Ласло ОЛАХ | BATTERY CHARGER FOR PORTABLE ELECTRONIC DEVICES AND PORTABLE ELECTRONIC DEVICE USING IT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6679180B2 (en) | Tetherless neuromuscular disrupter gun with liquid-based capacitor projectile | |
RU2410835C1 (en) | High-voltage pulse generator (versions) | |
EP0881460A2 (en) | Weapon which gives an electric shock | |
RU2609183C1 (en) | Handheld multi-charge electroshock weapon and cartridge to it | |
US10928157B1 (en) | Electromagnetic accelerator | |
US8578831B2 (en) | Systems and method for igniting explosives | |
RU2695108C1 (en) | High-voltage electrostatic generator | |
Yang et al. | Electromagnetic launch experiments using a 4.8-MJ pulsed power supply | |
US20110203476A1 (en) | Spining projectile converting its spin into electrical energy and utilizing this converted electrical energy to damage electronic devices onboard a target | |
US11333462B2 (en) | Electromagnetic accelerator | |
US4870888A (en) | Traveling wave accelerators | |
RU2716880C1 (en) | High-voltage commutator of remote electric weapon | |
Lynn et al. | A low impedance 500kV 2.7 kJ Marx generator as testbed for vacuum diodes | |
RU2467524C1 (en) | Active lightning conductor | |
KR20190117909A (en) | Electomagnetic accelerator by using the trigered spakr gap | |
RU2824831C2 (en) | Design of warhead of electromagnetic ammunition for functional destruction of enemy radioelectronic systems (res) | |
RU2711551C2 (en) | Cartridge of electric shock device and ignition methods thereof | |
RU2690432C2 (en) | High-voltage generator with preionisation in discharge gap | |
RU2679768C1 (en) | Device for developing electrical energy in artillery shell | |
RU185560U1 (en) | Electromagnetic starter | |
RU2251113C1 (en) | Mode of transferring a charge on a metallic bullet | |
CN108225121B (en) | Cheng Dianji bullet for breech type electric shock gun | |
Novac et al. | An insulator-metallic phase transition cascade for improved electromagnetic flux-compression in/spl theta/-pinch geometry | |
Dolya | Electrodynamics acceleration of electrical dipoles | |
RU2726216C2 (en) | Method for arrangement of high-current horizontally directed electroconductive channel in air and device for its implementation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200717 |